Regelung/ Optimierung mittels Prozeßsimulation

Die computerunterstützte Modellierung chemischer Anlagen hat in den letzten Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht. Sowohl in der Industrie als auch in der Wissenschaft werden große Anstrengungen unternommen, um komplexe Computermodelle zu entwickeln, die die Dynamik von physikalischen/chemischen Prozessen abbilden können. Heute vermögen Modelle Einsicht in die Dynamik von Prozessen schon vor deren Realisierung oder bei solchen Betriebspunkten zu geben, bei denen bestehende Anlagen (aus Sicherheits oder Kostengründen) nicht betrieben werden können. Jedoch werden die Modelle meist nur dazu genutzt, stationäre Betriebspunkte in Abhängigkeit von Betriebsparametern zu beschreiben. Da Anlagenmodellierungen immer stärker prädiktiven Charakter haben, wird in Zukunft auch die Reglerauslegung auf Basis von Modellen an Bedeutung gewinnen. Für die Simulation chemischer Reaktoren sind Partielle Differentialgleichungen das Mittel der Wahl für eine physikalisch fundierte Modellbildung. Zumeist werden die räumlichen Ableitungen in den partiellen Differentialgleichungen diskretisiert, wobei Systeme ordentlicher Differentialgleichungen sehr hoher Ordnung entstehen. Für diese Systeme ordentlicher Differentialgleichungen wird - ausgehend von definierten Anfangsbedingungen - die zeitlich diskrete Entwicklung der Prozeßvariablen berechnet. Die Nutzung dieser aus bestehenden Modellen ermittelten Zeitverläufe der Prozeßvariablen ist ein vielversprechender neuer Ansatz in der Verfahrenstechnik für die Reglerauslegung und Optimierung. Für eine nichtlineare Analyse der Systemdynamik und die Reglerauslegung sind außerdem Methoden zur Reduktion der Modellordung/Identifikation notwendig. Reglerauslegung anhand von Prozeßsimulationen ist ein junges Forschungsthema, das an der Schnittstelle zwischen den etablierten Disziplinen Prozeßkontrolle and Verfahrenstechnik angesiedelt ist.